(57)【要約】【課題】スタータ１の構造が複雑化することなく、且つ消費電力無しでピニオン６をプリセット状態に維持できるエンジン始動制御システムの提供。【解決手段】停車時にアイドルストップ状態に入ると、電磁コイル２３への通電が停止されて、リターンスプリング２６にプランジャ２５が押し戻されることにより、ピニオン６が出力軸４上を反モータ方向へ押し出されてプリセット状態に移行する。その後、運転者が発進操作を行うと、スタータリレー１３を通じて車載バッテリ１２よりモータ２に通電され、モータ２の駆動トルクがピニオン６からリングギヤ２２に伝達されて、エンジンＥをクランキングする。エンジン始動後は、電磁コイル２３に通電されて、ピニオン６がリングギヤ２２から離脱した状態に保たれる。これにより、アイドルストップ状態の時に消費電力無しでピニオン６をプリセット状態に維持できるので、車載バッテリ１２の消耗を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
停車時にエンジンを自動停止させ、その後、所定の発進操作が行われた時に、スタータにより前記エンジンを再始動させるエンジン始動制御システムにおいて、
前記スタータは、
軸方向に移動可能に支持されたピニオンと、
このピニオンを回転駆動するモータと、
電磁コイルへの通電により電磁石を形成し、その電磁石の吸引力を利用して前記ピニオンをエンジンのリングギヤから引き戻す働きを有するソレノイドと、
前記電磁コイルへの通電が停止された時に、前記ピニオンを前記リングギヤに向かって押し出す力を発生するピニオン付勢手段とを備えたことを特徴とするエンジン始動制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載したエンジン始動制御システムにおいて、
前記ソレノイドは、前記電磁石に吸引されるプランジャと、前記電磁コイルへの通電が停止して前記電磁石の吸引力が消滅した時に、前記プランジャを押し戻すリターンスプリングとを有し、このリターンスプリングが前記ピニオン付勢手段として用いられることを特徴とするエンジン始動制御システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載したエンジン始動制御システムにおいて、
前記所定の発進操作に応答して前記電磁コイルに通電する電子制御装置を有し、この電子制御装置は、前記電磁コイルへの通電をＰＷＭ制御することを特徴とするエンジン始動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの停止及び再始動を自動制御するエンジン始動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの停止及び再始動を自動制御するエンジン始動制御システムが開発されている。このエンジン始動制御システムは、例えば、渋滞や信号待ち等の停車時にエンジンを自動停止させた後、所定の発進操作（例えば、運転者がブレーキペダルを離した時）に応答してエンジンを自動的に再始動させる技術であり、燃料の節約及びＣＯ2 排出量の低減等に効果がある。
同システムでは、所定の発進操作が行われた時に、アイドルストップ状態から速やかにエンジンを再始動できる迅速性が要求されるため、スタータによるエンジンの始動時間を短縮する必要がある。
【０００３】
上記の課題を解決する従来技術として、例えば、特許文献１に記載されたスタータがある。このスタータは、電磁石によりプランジャを吸引するソレノイドと、プランジャに連動してピニオンをリングギヤに向けて押し出すスプリングと、吸引されたプランジャを機械的に保持するロック機構等を有し、アイドルストップ状態に入ると、ロック機構によりプランジャが所定の位置に保持されることで、ピニオンがリングギヤに当接あるいは噛み合わされた状態（プリセット状態と呼ぶ）に維持される。これにより、エンジン始動時にピニオンとリングギヤとの噛み合い時間を大幅に短縮できるため、アイドルストップ状態から速やかにエンジンを再始動できる。
【特許文献１】特開２００１−３５５５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のスタータは、プランジャを機械的に保持するロック機構を必要とするため、構造が複雑になり、コストアップの要因となる。また、スタータの体格が大型化するため、車両への搭載性も低下する。
更に、ピニオンをプリセット状態へ移行するために、バッテリからソレノイドに通電する必要があり、電力消費の点で問題がある。つまり、エンジンが停止するアイドルストップ状態では、エンジンによる発電が行われないため、電力消費を極力少なくすることが望まれる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、スタータの構造が複雑化することなく、且つ電力消費無しでピニオンをプリセット状態に維持できるエンジン始動制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（請求項１の発明）
本発明のスタータは、軸方向に移動可能に支持されたピニオンと、このピニオンを回転駆動するモータと、電磁コイルへの通電により電磁石を形成し、その電磁石の吸引力を利用してピニオンをエンジンのリングギヤから引き戻す働きを有するソレノイドと、電磁コイルへの通電が停止された時に、ピニオンをリングギヤに向かって押し出す力を発生するピニオン付勢手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、停車時にエンジンを自動停止させた時（アイドルストップ状態と呼ぶ）に、電磁コイルへの通電を停止すると、ピニオン付勢手段によりピニオンをプリセット状態に維持できる。その後、所定の発進操作が行われた時に、プリセット状態から速やかにエンジンを再始動することができる。
本発明のスタータは、従来技術（特許文献１）に記載されたロック機構等を採用する必要はなく、より簡易な構成でピニオンをプリセット状態に維持できるため、スタータを安価に提供できると共に、スタータの大型化を回避できるので、車両への搭載性が低下することもない。
また、アイドルストップ状態の時に消費電力無しでピニオンをプリセット状態に維持できるので、車載バッテリの消耗を抑制できる。
【０００７】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したエンジン始動制御システムにおいて、ソレノイドは、電磁石に吸引されるプランジャと、電磁コイルへの通電が停止して電磁石の吸引力が消滅した時に、プランジャを押し戻すリターンスプリングとを有し、このリターンスプリングがピニオン付勢手段として用いられることを特徴とする。
本発明によれば、ソレノイドに備わるリターンスプリングをピニオン付勢手段に用いることで、専用のピニオン付勢手段を新たに設ける必要がないため、より簡易な構成でピニオンをプリセット状態に維持できる。
【０００８】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したエンジン始動制御システムにおいて、所定の発進操作に応答して電磁コイルに通電する電子制御装置を有し、この電子制御装置は、電磁コイルへの通電をＰＷＭ制御することを特徴とする。
この場合、消費電力を抑制できると共に、パルス幅によってデューティ比を容易に制御できるため、電子制御装置にとって扱いやすい方式である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１はスタータ１の半断面図である。
本実施例のスタータ１は、エンジンＥの停止及び再始動を自動制御するエンジン始動制御システムに用いられるもので、図１に示す様に、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の回転を減速する減速装置３と、この減速装置３を介してモータ２の駆動トルクが伝達される出力軸４と、この出力軸４の外周にクラッチ５と一体化して配置されるピニオン６と、シフトレバー７を介してクラッチ５とピニオン６を軸方向に移動させる働きを有するソレノイド８等より構成される。
【００１１】
モータ２は、例えば、界磁コイル９と電機子コイル１０がブラシ１１を介して直列に接続される直流直巻電動機であり、車載バッテリ１２よりスタータリレー１３を通じて電力が供給されると、磁界の中で電機子コイル１０に電磁力が働くことで、電機子コイル１０を有する電機子１４に回転力を発生する。なお、界磁コイル９の代わりに永久磁石を用いることもできる。
減速装置３は、電機子１４の回転軸（電機子軸１５と呼ぶ）と同軸上で減速できる遊星歯車減速機であり、電機子軸１５に設けられる太陽歯車１６と、この太陽歯車１６と同心に配置され、且つトルクリミッタ（以下に説明する）を介して回転規制される内歯歯車１７と、両歯車１６、１７に噛み合う複数の遊星歯車１８とで構成され、この遊星歯車１８の公転運動が出力軸４に伝達される。
【００１２】
トルクリミッタは、摩擦力によって回転規制される回転ディスク１９を有し、この回転ディスク１９が内歯歯車１７に連結されている。このトルクリミッタは、回転ディスク１９の静止トルクを超える過大トルクが内歯歯車１７に加わると、回転ディスク１９が摩擦力に抗して滑る（回転する）ことにより、内歯歯車１７の回転を許容して、過大トルクの伝達を遮断する。
出力軸４は、電機子軸１５と同一軸線上に配置され、一端側の端部が軸受２０を介してハウジング２１に回転自在に支持され、他端側の端部が減速装置３に連結されている。
【００１３】
クラッチ５は、出力軸４の外周にヘリカルスプライン結合され、エンジン始動時に出力軸４の回転をピニオン６に伝達する。また、ピニオン６がエンジンＥによって回された時、つまりピニオン６の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、ピニオン６の回転が出力軸４に伝わらない様に、両者間の動力伝達を遮断する一方向クラッチとして構成されている。
ピニオン６は、クラッチ５の反モータ側（図１左側）に配置され、出力軸４上を反モータ方向へ移動してエンジンＥのリングギヤ２２に噛み合った後、クラッチ５を介して伝達されるモータ２の駆動トルクをリングギヤ２２に伝達する。
【００１４】
ソレノイド８は、通電時に電磁石を形成する電磁コイル２３と、電磁石によって磁化される固定鉄心２４と、この固定鉄心２４に対向して電磁コイル２３の内側に挿入され、磁化された固定鉄心２４に吸引されるプランジャ２５と、電磁コイル２３への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅した時に、プランジャ２５を押し戻すリターンスプリング２６と、プランジャ２５の動きをシフトレバー７に伝えるシフト用ロッド２７等より構成される。このソレノイド８は、電磁コイル２３への通電によって電磁石が形成されると、図１に示す様に、固定鉄心２４に吸引されるプランジャ２５が図示右側から左側へ移動して、シフト用ロッド２７を図示左方向へ押し出す様に構成されている。
【００１５】
シフトレバー７は、レバーホルダ２８に回動自在に支持されるレバー支点部７ａを有し、このレバー支点部７ａより一端側のレバー端部７ｂがシフト用ロッド２７に連結され、レバー支点部７ａより他端側のレバー端部７ｃがクラッチ５に連結されている。
このシフトレバー７は、図１に示す様に、電磁コイル２３への通電によってプランジャ２５が固定鉄心２４に吸引されると、シフト用ロッド２７に連結されたレバー端部７ｂが図示左方向へ押し出されることにより、レバー端部７ｃに連結されたクラッチ５を反リングギヤ方向（図示右方向）へ引き戻す働きを有する。
また、電磁コイル２３への通電が停止してプランジャ２５がリターンスプリング２６により反固定鉄心方向へ押し戻されると、図２に示す様に、シフト用ロッド２７に連結されたレバー端部７ｂが図示右方向へ引き戻されることにより、レバー端部７ｃに連結されたクラッチ５をリングギヤ方向（図示左方向）へ押し出す働きを有する。
【００１６】
次に、エンジン始動制御システムの作用を説明する。
車両走行中は、電子制御装置であるＥＣＵ２９を通じて電磁コイル２３に通電されているため、図１に示す様に、ピニオン６がリングギヤ２２から離脱した状態（反リングギヤ方向に引き戻された状態）に維持される。なお、ＥＣＵ２９は、電磁コイル２３への通電をＰＷＭ制御する。
信号待ち等で停車した後、アイドルストップ状態（エンジンＥが自動停止した状態）に入ると、エンジン停止信号がＥＣＵ２９に出力され、ＥＣＵ２９から電磁コイル２３への通電が停止される。
【００１７】
上記の結果、図２に示す様に、プランジャ２５がリターンスプリング２６に押し戻されて図示右方向へ移動するため、そのプランジャ２５の移動がシフト用ロッド２７を介してシフトレバー７に伝わり、シフトレバー７が支点部７ａを中心に揺動することにより、クラッチ５とピニオン６が出力軸４上を反モータ方向（図示左方向）へ押し出される。
押し出されたピニオン６は、リングギヤ２２の端面に当接して押圧された状態、あるいはリングギヤ２２に噛み合った状態（プリセット状態）に保たれる。このプリセット状態では、電磁コイル２３及びモータ２に通電されていないため、スタータ１での電力消費が全く無い。
【００１８】
その後、運転者が発進操作を行う（例えば、ブレーキペダルを離す）と、スタータリレー１３を通じて車載バッテリ１２よりモータ２に通電され、電機子１４に回転力が発生する。この電機子１４の回転が減速装置３で減速され、クラッチ５を介して出力軸４に伝達されると、例えば、ピニオン６がリングギヤ２２に当接している場合は、ピニオン６がリングギヤ２２に噛み合い可能な位置まで回転してリングギヤ２２に噛み合わされ、モータ２の駆動トルクがピニオン６からリングギヤ２２に伝達されて、エンジンＥをクランキングする。また、既にピニオン６がリングギヤ２２に噛み合っている場合は、直ちにピニオン６からリングギヤ２２にモータ２の駆動トルクが伝達されて、エンジンＥをクランキングする。
エンジンＥが始動した後は、再び電磁コイル２３に通電されて、ピニオン６がリングギヤ２２から離脱した状態に保たれる。
【００１９】
（実施例１の効果）
本実施例のエンジン始動制御システムでは、アイドルストップ状態の時に、電磁コイル２３への通電が停止されることで、ピニオン６をプリセット状態に移行できるため、その後、所定の発進操作が行われた時に、プリセット状態から速やかにエンジンＥを再始動することができる。また、アイドルストップ状態の時に消費電力無しでピニオン６をプリセット状態に維持できるので、車載バッテリ１２の消耗を抑制できる。
更に、スタータ１は、電磁コイル２３への通電が停止された時に、リターンスプリング２６の付勢力を利用してピニオン６をプリセット状態に維持でき、プランジャ２５を機械的に保持するロック機構等を用いる必要がない。このため、スタータ１を安価に提供できると共に、スタータ１の大型化を回避できるので、車両への搭載性が低下することもない。
【００２０】
また、ＥＣＵ２９は、電磁コイル２３への通電をＰＷＭ制御することにより、車両走行中の消費電力を抑制できる効果もある。
なお、本実施例のスタータ１は、ピニオン６を常時リングギヤ２２に噛み合わせる常時噛み合式スタータとして用いることも可能である。但し、エンジン停止状態で車両が坂道を後退する時等に、エンジンＥの逆回転がリングギヤ２２からピニオン６に伝わると、モータ２が連れ回りして故障の原因になる。この場合は、電磁コイル２３に通電してピニオン６をリングギヤ２２から離脱させることにより、モータ２の連れ回りを防止できる。
【実施例２】
【００２１】
図３はスタータ１の半断面図である。
本実施例のスタータ１は、電磁コイル２３への通電によりプランジャ２５が固定鉄心２４に吸引された時に、そのプランジャ２５の位置を保持するためのロック装置３０を備えている。
ロック装置３０は、通電時に電磁石を形成する電磁コイル３１と、電磁石により磁化される固定鉄心３２と、この固定鉄心３２に吸引される可動鉄心３３と、電磁コイル３１への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅した時に、可動鉄心３３を押し戻すスプリング３４等を有し、ソレノイド８の作動軸と直交して可動鉄心３３が動作する様に設けられている。
【００２２】
このロック装置３０は、図３に示す様に、ピニオン６がプリセット状態の時、つまり、ソレノイド８の電磁コイル２３が非通電の時に、電磁コイル３１に通電されて、可動鉄心３３が固定鉄心３２に吸引された状態を維持する。この場合、ソレノイド８のプランジャ２５が可動する領域から可動鉄心３３が後退する（図示上方へ移動する）ことにより、プランジャ２５は、可動鉄心３３と干渉することなく、リターンスプリング２６によって正常に押し戻される。
【００２３】
また、ソレノイド８の電磁コイル２３に通電されてプランジャ２５が固定鉄心２４に吸引されると、図４に示す様に、ロック装置３０の電磁コイル３１に対して通電が停止される。その結果、可動鉄心３３がスプリング３４により反固定鉄心方向（図示下方）へ押し戻されることにより、プランジャ２５の後端に可動鉄心３３が係合して、プランジャ２５の後退を規制する。この場合、電磁コイル２３への通電を停止しても、プランジャ２５の位置が可動鉄心３３によって保持されるため、ピニオン６がプリセット状態に移行することはなく、リングギヤ２２から離脱した状態を維持できる。
従って、アイドルストップ状態からエンジンＥを再始動する時に、一度、電磁コイル２３に通電してプランジャ２５を吸引した後、ロック装置３０によってプランジャ２５の後退を規制することで、車両走行中でも電磁コイル２３への通電を停止できるので、車両走行中の消費電力を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】スタータの半断面図である（実施例１）。
【図２】プリセット状態を示すスタータの半断面図である（実施例１）。
【図３】プリセット状態を示すスタータの半断面図である（実施例２）。
【図４】スタータの半断面図である（実施例２）。
【符号の説明】
【００２５】
１  スタータ
２  モータ
６  ピニオン
８  ソレノイド
２２  リングギヤ
２３  電磁コイル
２５  プランジャ
２６  リターンスプリング（ピニオン付勢手段）
２９  ＥＣＵ（電子制御装置）
Ｅ  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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